[发明专利]一种铜锡硫与ZnS合金量子点及用其制备的钙钛矿电池

说明书

本发明涉及一种(Cu₂SnS₃)_0.7(ZnS)_0.3合金量子点的制备方法，其将CuCl、SnCl₂和ZnCl₂均匀分散于十二烷基硫醇和油胺的混合溶剂中，氮气氛围下，加热至160‑180℃，然后加入过量二硫化碳的二正丁胺溶液，反应2‑5min，冷却至60℃以下，离心即得。本发明将Cu₂SnS₃与ZnS结合形成(Cu₂SnS₃)_0.7(ZnS)_0.3合金量子点，并将其作为空穴传输层材料应用于钙钛矿太阳能电池，能显著提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性，极具推广应用价值。

技术领域

本发明属于量子点制备技术领域，具体涉及一种铜锡硫与ZnS合金量子点（即Cu₂SnS₃)_0.7(ZnS)_0.3合金量子点）、制备方法以及用其作为空穴传输材料制备得到的钙钛矿电池。

背景技术

近年来，有机-无机卤化钙钛矿太阳能电池由于其合适的带隙、较大的吸收系数、较长的载流子寿命和易于制备等特点，受到研究者的极大关注。在过去的十年中，钙钛矿电池的光电转换效率已从3.8%上升到25.2%，已经能够与商业化的硅基电池相媲美。然而，钙钛矿电池的制备成本和稳定性仍是制约其进一步发展和应用的瓶颈。作为钙钛矿电池的重要组成部分，空穴传输层在提高电池转换效率和稳定性方面起着重要的作用。目前高效的钙钛矿电池大部分采用有机空穴传输材料，如：Spiro-OMeTAD，PTAA等，这些有机空穴传输材料必须加入锂盐等添加剂以提高其导电性，但它会使钙钛矿分解，导致电池的稳定性变差。另外，有机材料的合成过程复杂，纯度要求高，价格昂贵，导致电池的成本较高。解决这个问题的一个途径就是采用无机空穴材料代替有机空穴材料，提高钙钛矿电池的稳定性，降低电池的成本。然而，目前这个技术难题仍没有被很好的解决。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供了一种铜锡硫与ZnS合金量子点（即Cu₂SnS₃)_0.7(ZnS)_0.3合金量子点）的制备方法，将本方法制备所得的(Cu₂SnS₃)_0.7(ZnS)_0.3合金量子点作为空穴传输材料应用于钙钛矿电池，获得了较高的光电转换效率，提高了电池的稳定性，降低了电池成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种(Cu₂SnS₃)_0.7(ZnS)_0.3合金量子点的制备方法，其将CuCl、SnCl₂和ZnCl₂均匀分散于十二烷基硫醇（DDT）和油胺（OAm）的混合溶剂中，氮气氛围下，加热至160-180℃，然后加入过量二硫化碳的二正丁胺溶液（CS₂/二正丁胺混合溶液），反应2-5min，冷却至60℃以下，离心即得。

具体的，CuCl、SnCl₂和ZnCl₂的摩尔比优选为1-3：0.5-1.5：0.2-0.6。

进一步的，冷却至60℃以下获得(Cu₂SnS₃)_0.7(ZnS)_0.3合金量子点溶液，加入无水乙醇进行离心，沉淀加入甲苯进行分散获得分散溶液，向分散溶液中加入甲醇获得混合液，混合液再次离心得到纯净的(Cu₂SnS₃)_0.7(ZnS)_0.3合金量子点。